博斯腾湖西岸湖滨绿洲土壤质地变化与高光谱估算

来源 :新疆师范大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:liming10060651088
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
土壤质地是土壤的重要自然属性之一,其组成特征能够反映成土母质来源和状况,影响土壤的抗风蚀能力、保水能力、土壤养分和土壤容重等。土壤质地与土壤光谱反射率存在相关性,能够影响土壤的高光谱反射率,对土壤质地的高光谱响应波段进行研究,为快速获取土壤质地信息提供理论支持。为有效利用光谱反射率数据,增强光谱反射率与土壤质地的相关性,寻找土壤质地与反射率的响应光谱,以博斯腾湖西岸湖滨绿洲为研究区,通过对光谱反射率R进行5种数学变换和10个尺度的连续小波变换分解,增强光谱数据与土壤质地的相关性,筛选敏感波段,分别建立统计分析模型(偏最小二乘)和机器学习模型(随机森林、支持向量机),对比应用广泛的统计分析模型和新兴的机器学习模型对于土壤质地的估算效果,采用决定系数R~2、均方根误差RMSE、相对分析误差RPD来判定模型的估算精度和估算能力,寻找合适的数据处理方法与模型的组合估算土壤颗粒的黏粒、粉粒和砂粒含量,并结合光谱反射率和土壤质地响应关系的数学公式来提取土壤质地与土壤高光谱反射率的响应波段。主要结论如下:(1)研究区0~50cm深度土壤质地主要为粉壤土,其次为粉土和砂壤土,最后是壤砂土,土壤颗粒以粉粒为主,粉粒(72.69%)>砂粒(21.68)>黏粒(5.63%),土壤质地机械组成平均粒度Φ在不同深度变化分别为5.60、5.76、5.76、5.73、5.44,表现为粗-细-粗的特征,分选性较差,偏态曲线为正偏近对称分布,多表现为单峰变窄。0~50cm深度土壤质地土壤颗粒空间变化表现为黏粒百分比含量高的区域出现在研究区的东南部,粉粒百分比含量高的区域出现在西南和东北部,砂粒百分比含量与粉粒的空间变化相反。(2)对光谱反射率R进行5种数学变换后,一阶微分R’的相关系数高于其他数学变换,通过显著性检验(p=0.01)的波段数量最多,粉粒(628)>砂粒(573)>黏粒(294),相关系数最高的波段为1194nm,相关系数绝对值为0.47;敏感波段集中在750、1021、1283~1284、1789~1792、2173~2175、2234~2235、2359nm。反射率经过连续小波变换(CWT),进行10个尺度分解,第5尺度相关性最强,敏感波段集中为1194~1195、1663~1664、1745~1748、2359nm,其中1745~1748nm相关系数r~2介于0.24~0.25,相关系数最高。(3)利用拟合优度公式,能够增强土壤质地与土壤高光谱反射率的响应关系。其中R’的750、1021、1194、1283、1284、1608、1746、2243、2359nm共9个波段的通过了显著性检验(p=0.01),相关系数高于其他波段,拟合优度最优为0.87。经过CWT变换后,第2尺度的1746、2359nm、第3尺度的1194、1282、2359nm、第4尺度的1663、1745、1746nm和第5尺度的1745~1748nm的4个波段相关系数高,拟合优度较好。(4)CWT5-SVM组合模型估算效果最优,能较好估算土壤粉粒含量,粗略估计砂粒含量。构建RF模型,R’筛选的敏感波段建模,与粉粒的建模集和验证集效果最优,决定系数R~2分别为0.74和0.82,RMSE分别为10.19和7.37,RPD为2.04;构建SVM模型,R’筛选的敏感波段建模,与砂粒的建模集和验证集效果最优,R~2为0.76,RPD为1.84。一阶微分R’对RF和SVM模型均具有较好的响应关系,能较好的估算土壤粉粒和砂粒含量信息。经过CWT变换后,第5尺度与粉粒和砂粒建立的SVM模型均具有较好的响应关系,验证集R~2分别为0.81和0.80,RMSE分别为7.63和8.37,RPD分别为2.03和1.81。一阶微分变换R’优于其他4种数学变换,CWT变换第5尺度建模效果最优;SVM模型略优于RF模型;对粉粒的估算效果优于砂粒,黏粒估算效果差。
其他文献
天山北坡城市群是新疆现代农工业、教育、科技、交通等最为集中并较为发达的区域,其能源资源等基础条件好、城镇化程度高,起着对全疆经济的带动和示范作用。随着社会经济的发展,人地矛盾日益突出,生物多样性减少、水土流失、荒漠化等一系列问题逐渐引起了人们的注意。与此同时,天山北坡经济带土地利用变化驱动力分析和未来土地利用的科学预测已成为新疆土地资源可持续发展的重点内容。区域生态网络的建设对提高区域生态安全、促
学位
沙尘天气是一种多发于干旱地区的灾害性天气,不仅严重危害区域内生态环境质量,区域内社会经济发展和人们生产生活水平、健康状况等各方面也会受到影响。在全球气候急剧变化的背景下,我国气候变化响应强烈,而伴随气候变化产生的各种气象灾害问题也层出不穷。新疆位于祖国大陆内部,区域内气候变化复杂,位于其南部的和田地区是我国沙尘天气发生最为频繁的地区之一,生态环境恶劣,区域内社会经济发展水平较低。因此,深入认识和分
学位
文章以山西省晋中市国家贫困县和顺县夫子岭村地域特色建筑为调研目标,以传统文化因素、地方建筑特征为重点,通过探究这些地区传统地域建筑可活化利用的机理,提取文化元素并对其进行解构、重组、创新。从而实现在乡村振兴空间规划和单体设计改造过程中,既改善人居环境,又保留其地域特点,彰显文化特色。通过统筹传统建筑活化利用与传统村落脱贫、文旅融合间的互惠关系,在传统村落内部形成良性循环和有机生长,助力传统建筑保护
期刊
大气降尘在海洋、大气圈和陆地表面上进行的生物化学与物理交换作用中起着重要作用,自地质历史时期以来,该交换过程一直延续至今,以大气降尘作为运输载体的部分重要污染物在不同生态系统流转过程中,又将以不同形式累积于大气、水体、土壤、植物体内,进而通过食物链对人类健康构成威胁,塔里木盆地南缘策勒县是风沙危害严重的极端干旱区,研究绿洲进程化不同对大气降尘及绿洲土壤理化性质的影响研究有助于采取有效的防护措施,改
学位
本研究以不同干扰方式下阿勒泰地区草地生态特征影响为研究对象,利用多年的监测资料,分析了不同禁牧年限和刈割干扰下草地植被生态特征的变化,结合环境要素的变化,探讨了植被响应差异的原因,旨在为科学保护和合理利用草地资源提供依据。主要结果如下:(1)通过研究发现,春秋牧场和冬牧场在采取禁牧措施后,草地平均高度、盖度和生物量明显提高。当禁牧年限为2年时,研究区春秋牧场和冬牧场草地平均高度均达到最高,分别为1
学位
新高中地理课程标准提出将培养地理核心素养融入到教育实践活动中,以此促进立德树人根本任务的落实。综合思维是构成地理学科核心素养的重要部分,学生要能够运用综合的观点,多角度认识地理环境各要素,分析和解释地理事象,辩证地看待地理问题。如何采取有效教学策略培养学生综合思维是当前需要解决的问题。非连续性文本作为地理信息的重要载体可以将较为抽象和复杂的知识形象化,同时其具有的立体性、综合性等特点对培养学生综合
学位
城市的不断发展过程中,环境也在不断改变,一方面受到自然因素影响,另一方面与人为因素密不可分,如人口流动、景观重建、人类生产生活方式以及经济发展等。城市温度升高以及大气污染等,都会给人类的生产生活带来困扰。气溶胶与地表温度相互影响,研究地表温度与气溶胶光学厚度的相关性及影响因素,对城市规划与环境治理具有重要的意义。就地表温度和气溶胶光学厚度的相关性及其驱动因子进行研究,运用多种遥感数据,通过数据处理
学位
目的 探究草乌甲素对大鼠胶原诱导性关节炎的作用。方法 20只雄性SPF级SD大鼠随机选取5只作为对照组,剩下的15只SD大鼠用来建立胶原诱导性关节炎(CIA)模型,根据关节炎评分表评估CIA模型,建模成功后再随机分成模型组、低剂量草乌甲素治疗组(50μg/kg)、高剂量草乌甲素治疗组(100μg/kg),此后每组大鼠连续给药干预30 d,第31天后处死大鼠。酶联免疫吸附法(ELISA)测定大鼠TN
期刊
自21世纪以来,我国城市化高速发展,随着改革的推进与经济的发展,至2020年底,我国城镇化率已达63.89%。新疆,是古丝绸之路的必经之地,也是“丝绸之路经济带”核心区域。随着“一带一路”的推进与经济发展,新疆城镇的作用愈发凸显。但城镇化过程中大也会带来一些负面影响。大量农村人口涌入城市,带来日益严重的“城市病”问题,另一方面,城市不断扩张过程中,造成大量绿地等自然覆被表面被水泥、沥青等人造地表替
学位
近年来,关于大气污染物浓度的研究越来越多,尤其是道路交通污染物方面的研究。但是大多都是面向上班群体所受到的道路污染,而关于学生群体通勤中道路大气污染物的研究却非常少。为了进一步了解到乌鲁木齐市学生群体上下学通勤中道路大气污染物浓度相关情况,本文以乌鲁木齐市新市区新疆师范大学附属中学小学、初中、高中三个就读阶段学生群体为研究对象,通过随机发放问卷的方式,了解学生的基本信息、通勤特征、通勤行为对大气污
学位